Elektrik Mühendisliğinin Temelleri: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 16 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Seri ve paralel dirençler

Seri dirençler
Req = R1 + R2 + …
Paralel dirençler
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
İki paralel direnç
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Ohm yasası
V = I·R
Güç
P = V·I = I²R = V²/R

Yöntem

  1. Ağın uçlardan en uzak ucundan başlayın.
  2. Seri dirençleri toplayarak, paralel dirençleri 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … ile birleştirin.
  3. Her adımdan sonra devreyi yeniden çizin.
  4. Uçlar arasında tek bir direnç kalana kadar tekrarlayın.

Düğüm analizi

Kirchhoff akım yasası
ΣIin = ΣIout
Kol akımı
I = (Va − Vb)/R
Referans düğüm
Vground = 0

Yöntem

  1. Bir referans düğüm (toprak) seçin ve diğer düğüm gerilimlerini adlandırın.
  2. Her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın: her koldan çıkan akımlar giren akımlara eşittir.
  3. Her kol akımını (Va − Vb)/R olarak ifade edin.
  4. Denklem sistemini çözün, sonra gereken akımları bulun.

Thévenin ve Norton

Thévenin gerilimi
Vth = Vopen circuit
Thévenin direnci
Rth: tüm kaynaklar kapalı, a–b’den görülen
Norton akımı
IN = Vth/Rth
Yük akımı
IL = Vth/(Rth + RL)
Maksimum güç aktarımı
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Yöntem

  1. Yükü çıkarın ve iki ucu a ve b olarak işaretleyin.
  2. a ve b arasındaki açık devre gerilimini bulun: bu Vth’dir.
  3. Tüm bağımsız kaynakları devre dışı bırakın ve a–b uçlarından görülen direnci bulun: bu Rth’dir.
  4. Yükü eşdeğer devreye geri bağlayın: Rth ile seri Vth.
  5. Norton eşdeğeri için dönüştürün: IN = Vth/Rth, paralel RN = Rth ile.

RC ve RL geçici rejim

Zaman sabiti
τ = RC | τ = L/R
Yanıt
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
DC’de kondansatör
açık devre; vC ani değişemez
DC’de bobin
kısa devre; iL ani değişemez
Kalıcı durum
t ≈ 5τ

Yöntem

  1. Anahtarlamadan hemen sonraki başlangıç değerini bulun: kondansatör gerilimi ve bobin akımı ani değişemez.
  2. Anahtarlamadan çok sonraki son değeri bulun: kondansatör açık devre, bobin kısa devre gibi davranır.
  3. Zaman sabitini bulun: kondansatörün veya bobinin gördüğü direnci kullanarak τ = RC veya τ = L/R.
  4. x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ kullanın.

AC empedans ve fazörler

Empedanslar
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Açısal frekans
ω = 2πf
Genlik ve açı
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Fazör biçiminde Ohm yasası
V = I·Z

Yöntem

  1. Frekansı çevirin: ω = 2πf.
  2. Her reaktansı bulun: XL = ωL ve XC = 1/(ωC).
  3. Empedansları dirençler gibi Z = R + jX ile toplayın.
  4. |Z| = √(R² + X²) büyüklüğünü ve φ = atan(X/R) açısını bulun, sonra fazörlerle Ohm yasasını kullanın.

AC güç ve güç faktörü

Aktif güç
P = V·I·cos φ
Reaktif güç
Q = V·I·sin φ
Görünür güç
S = V·I = √(P² + Q²)
Güç faktörü
pf = cos φ = P/S
Kompanzasyon kondansatörü
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)

Üç fazlı güç

Y bağlantı
VL = √3·Vph, IL = Iph
Δ bağlantı
VL = Vph, IL = √3·Iph
Toplam aktif güç
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Görünür ve reaktif güç
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Kompanzasyon kondansatörleri
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Her kondansatör üzerindeki gerilim
Δ: VL Y: VL/√3
Motor giriş gücü
Pin = Pout/η

Transformatörler

Sarım oranı
a = N1/N2 = V1/V2
Akım oranı
I1/I2 = N2/N1 = 1/a
Anma akımı
I = S/V
Aktarılmış empedans
Z1′ = a²·ZL
Kısmi yükte bakır kaybı
Pcu = x²·Pcu,fl
Verim
η = x·S·pf/(x·S·pf + Pcore + x²·Pcu,fl)
En yüksek verim
x = √(Pcore/Pcu,fl)

2Alıştırma soruları

1.Seri ve paralel dirençlerOrta
R1​ = 3 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩIR2​AR4​12 ΩB

R2 üzerinden geçen IR2 akımını bulun.

V1 = 18 VR1 = 3 ΩR2 = 12 ΩR3 = 15 ΩR4 = 12 Ω
IR2 = A
2.Seri ve paralel dirençlerZor
R1​ = 6 ΩR3​ = 10 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​30 ΩAR4​2 ΩBR6​20 Ω

V1 kaynağının gördüğü eşdeğer direnç Req değerini bulun.

V1 = 24 VR1 = 6 ΩR2 = 30 ΩR3 = 10 ΩR4 = 2 ΩR5 = 2 ΩR6 = 20 Ω
Req = Ω
3.Düğüm analiziOrta
−+Vs​ = 10 VIx​Is​1,5 AAR1​5 ΩR2​6 ΩB

A ile B arasındaki Vₛ gerilim kaynağının + ucu B’dedir, bu yüzden VB − VA = Vₛ yapar. Süper düğümlü düğüm analizi kullanarak gerilim kaynağından, okla gösterildiği gibi A’dan B’ye geçen Ix akımını bulun.

Is = 1,5 AVs = 10 VR1 = 5 ΩR2 = 6 Ω
Ix = A
4.Düğüm analiziZor
R1​ = 8 ΩIR1​+−Vs​ = 10 V+−V1​36 VR2​4 ΩAR3​15 ΩBIs​0,5 A

A ile B arasındaki Vₛ gerilim kaynağının + ucu A’dadır, bu yüzden VA − VB = Vₛ yapar. Süper düğümlü düğüm analizi kullanarak ok yönünde R1 üzerinden geçen IR1 akımını bulun.

V1 = 36 VIs = 0,5 AVs = 10 VR1 = 8 ΩR2 = 4 ΩR3 = 15 Ω
IR1 = A
5.Thévenin ve NortonOrta
R1​ = 15 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​12 VR2​3 ΩAab

a–b uçlarından görülen Thévenin gerilimi Vth değerini bulun.

V1 = 12 VR1 = 15 ΩR2 = 3 ΩR3 = 8 Ω
Vth = V
6.Thévenin ve NortonZor
R1​ = 2 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​25 ΩAIs​4 ABab

Norton akımı IN değerini bulun: uçlar kısa devre edilirse a’dan b’ye akan akım.

V1 = 15 VIs = 4 AR1 = 2 ΩR2 = 25 ΩR3 = 2 Ω
IN = A
7.RC ve RL geçici rejimOrta
+−Vs​15 Vt = 0R1​ = 4,7 kΩR2​ = 2,2 kΩC220 µF+−vC​

Vₛ kaynağı kondansatörü R₁ üzerinden doldurur ve R₂, C’ye paralel bağlıdır. Anahtar t = 0’da kapandığında kondansatör boştur. Anahtar kapandıktan sonra devrenin zaman sabiti τ değerini bulun.

Vs = 15 VR1 = 4,7 kΩR2 = 2,2 kΩC = 220 µF
τ = ms
8.RC ve RL geçici rejimZor
+−Vs​6 VR1​ = 5 ΩR2​ = 33 Ωt = 0’da kapanırL100 mHi(t)

R2 üzerindeki anahtar uzun süredir açıktır, bu yüzden bobin akımı sabittir. t = 0’da anahtar kapanır ve R2 direncini kısa devre eder. t = 40 ms anında bobin akımı i değerini bulun.

Vs = 6 VR1 = 5 ΩR2 = 33 ΩL = 100 mHt = 40 ms
i = A
9.AC empedans ve fazörlerOrta
100 V100 HzR = 40 ΩL = 50 mHC = 4,7 µF

Seri bir RLC devresi 100 V (rms), 100 Hz bir kaynağa bağlı. Empedansın faz açısı φ değerini derece cinsinden bulun (akım gerilimden geride olduğunda pozitif).

V = 100 V (rms)f = 100 HzR = 40 ΩL = 50 mHC = 4,7 µF
φ = °
10.AC empedans ve fazörlerZor
50 V50 HzR = 30 ΩL = 250 mHC = 47 µFI

Seri bir RLC devresi 50 V (rms), 50 Hz bir kaynağa bağlı. Rms akım I değerini bulun.

V = 50 V (rms)f = 50 HzR = 30 ΩL = 250 mHC = 47 µF
I = A
11.AC güç ve güç faktörüOrta
P = 9 kWQSφ

Tek fazlı bir motor, 240 V bir kaynaktan 0,6 geri güç faktöründe 9 kW çekiyor. Hat akımı I değerini bulun.

P = 9 kWpf = 0,6V = 240 V
I = A
12.AC güç ve güç faktörüZor
P = 35 kWQ1​S1​φ1​QC​

Tek fazlı bir yük, 240 V, 50 Hz bir kaynaktan 0,6 geri güç faktöründe 35 kW çekiyor. Paralel bağlanan bir kondansatör güç faktörünü 0,9 değerine yükseltiyor. Yeni hat akımı Inew değerini bulun.

P = 35 kWpf1 = 0,6pf2 = 0,9V = 240 Vf = 50 Hz
Inew = A
13.Üç fazlı güçOrta
ABCVL​ = 480 VIL​ = 60 Acos φ = 0,8geri

Dengeli üç fazlı bir yük, fazlar arası gerilimi 480 V olan bir kaynaktan 60 A hat akımı çekiyor. Güç faktörü 0,8 geri. Yükün çektiği toplam aktif güç P değerini kW cinsinden bulun.

VL = 480 VIL = 60 Acos φ = 0,8
P = kW
14.Üç fazlı güçZor
P = 75 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Dengeli üç fazlı bir yük, 480 V (fazlar arası), 50 Hz bir kaynaktan 0,8 geri güç faktöründe 75 kW çekiyor. Yüke paralel bağlanan üç fazlı bir kondansatör grubu toplam güç faktörünü 0,92 geriye yükseltmelidir. Aktif güç aynı kalır. Kondansatör grubunun sağlaması gereken toplam reaktif güç QC değerini kvar cinsinden bulun.

P = 75 kWpf1 = 0,8pf2 = 0,92VL = 480 Vf = 50 Hz
QC = kvar
15.TransformatörlerOrta
4800 V240 VIHV​ = ?ILV​250 kVA

Tek fazlı 250 kVA, 4800/240 V bir transformatör anma yükünde çalışıyor. İdeal kabul edin. Yüksek gerilim sargısındaki akım IHV değerini bulun.

S = 250 kVAV1 = 4800 VV2 = 240 V
IHV = A
16.TransformatörlerZor
pf 0,8550 kVA, η = 98%

Tek fazlı 50 kVA bir transformatörün demir kaybı 400 W’tır. Anma yükünde ve 0,85 geri güç faktöründe verimi %98’dir. Tam yükteki bakır kaybı Pcu,fl değerini watt cinsinden bulun.

S = 50 kVAPcore = 400 Wpf = 0,85η = 98%
Pcu,fl = W

3Çözeltiler

1.Seri ve paralel dirençler

Cevap: IR2 = 1,102 A

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 3 ΩR3​ = 15 Ω+−V1​18 VR2​12 ΩAR4​12 ΩB

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R3 + R4 = 15 + 12 = 27 Ω
R2 ∥ 27 = 12·27/(12+27) = 8,308 Ω
Req = R1 + 8,308 = 3 + 8,308 = 11,31 Ω

Kaynaktan çekilen akım

Kaynak yalnızca Req’yi görür; Ohm yasası verdiği akımı bulur. Bu akım R₁’den geçer.

IR1 = V1/Req = 18/11,31 = 1,592 A

R₂’den geçen akım

A düğümündeki gerilimi bulmak için R₁ üzerindeki düşümü çıkarın; bu, R₂ üzerindeki gerilimdir.

VA = V1 − IR1·R1 = 18 − 1,592·3 = 13,22 V
IR2 = VA/R2 = 13,22/12 = 1,102 A

Cevap

IR2 = 1,102 A
2.Seri ve paralel dirençler

Cevap: Req = 14,49 Ω

Seri ve paralel dirençler: seride her dirençten aynı akım geçer ve R = R₁ + R₂ + …. Paralelde her direncin gerilimi aynıdır ve 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Merdiven ağı, tek bir eşdeğer direnç kalana kadar çift çift indirgenir.

R1​ = 6 ΩR3​ = 10 ΩR5​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​30 ΩAR4​2 ΩBR6​20 Ω

Dirençleri en uzak uçtan birleştirin

Kaynağa en uzak uçtan başlayıp ona doğru geri gelin. Aynı akımı taşıyan dirençler seri; aynı iki düğüm arasındaki dirençler paraleldir.

R5 + R6 = 2 + 20 = 22 Ω
R4 ∥ 22 = 1,833 Ω
R3 + 1,833 = 11,83 Ω
R2 ∥ 11,83 = 8,486 Ω
Req = R1 + 8,486 = 6 + 8,486 = 14,49 Ω

Cevap

Req = 14,49 Ω
3.Düğüm analizi

Cevap: Ix = 1,591 A

Düğüm analizi: bir referans düğüm seçin, bilinmeyen düğüm gerilimlerini adlandırın, Ohm yasasını (I = ΔV/R) kullanarak her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın ve denklemleri çözün.

Süper düğüm oluşturun

A ile B arasındaki gerilim kaynağı bilinmeyen bir akım taşır, bu yüzden A veya B için ayrı ayrı KAY yazılamaz. A, B ve kaynağı tek bir süper düğüm içine alın: ona giren akım çıkan akıma eşittir.

VB = VA + Vs = VA + 10
VA/R1 + VB/R2 = Is

Çözün

VA/5 + (VA + 10)/6 = 1,5
VA = (1,5 − 10/6)/(1/5 + 1/6) = −0,4545 V
VB = −0,4545 + 10 = 9,545 V

Gerilim kaynağından geçen akım

Kaynaktan A’dan B’ye geçen her şey B düğümünden R₂ üzerinden çıkar.

Ix = VB/R2 = 9,545/6 = 1,591 A

Cevap

Ix = 1,591 A

Negatif sonuç, gerçek akımın oka ters yönde aktığı anlamına gelir.

4.Düğüm analizi

Cevap: IR1 = 2,896 A

Düğüm analizi: bir referans düğüm seçin, bilinmeyen düğüm gerilimlerini adlandırın, Ohm yasasını (I = ΔV/R) kullanarak her bilinmeyen düğümde Kirchhoff akım yasasını yazın ve denklemleri çözün.

Süper düğüm oluşturun

A ile B arasındaki gerilim kaynağı bilinmeyen bir akım taşır, bu yüzden A veya B için ayrı ayrı KAY yazılamaz. A, B ve kaynağı tek bir süper düğüm içine alın: ona giren akım çıkan akıma eşittir.

VB = VA − 10
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is

Çözün

(VA − 36)/8 + VA/4 + (VA − 10)/15 = 0,5
VA·(1/8 + 1/4 + 1/15) = 0,5 + 36/8 + 10/15 = 5,667
VA = 5,667/0,4417 = 12,83 V
VB = 2,83 V

R₁’den geçen akım

IR1 = (V1 − VA)/R1 = (36 − 12,83)/8 = 2,896 A

Cevap

IR1 = 2,896 A

Negatif sonuç, gerçek akımın oka ters yönde aktığı anlamına gelir.

5.Thévenin ve Norton

Cevap: Vth = 2 V

Thévenin teoremi: her doğrusal iki uçlu ağ, Rth direncine seri tek bir Vth gerilim kaynağı gibi davranır. Norton teoremi aynı ağı Rth ile paralel IN = Vth/Rth akım kaynağı olarak verir.

R1​ = 15 ΩR3​ = 8 ΩKISA DEVRER2​3 ΩAabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

Gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devreyle değiştirin, sonra devreye a–b’den bakın.

R1 ∥ R2 = 15·3/(15+3) = 2,5 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,5 + 8 = 10,5 Ω
R1​ = 15 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​12 VR2​3 ΩAab+−Vth​

Açık devre gerilimi Vth’yi bulun

a–b açıkken R₃’ten akım geçmez, bu yüzden üzerinde düşüm yoktur ve V_b = V_A olur. R₁ ve R₂ bir gerilim bölücü oluşturur.

Vth = V1·R2/(R1+R2) = 12·3/(15+3) = 2 V
6.Thévenin ve Norton

Cevap: IN = 7,606 A

Thévenin teoremi: her doğrusal iki uçlu ağ, Rth direncine seri tek bir Vth gerilim kaynağı gibi davranır. Norton teoremi aynı ağı Rth ile paralel IN = Vth/Rth akım kaynağı olarak verir.

R1​ = 2 ΩR3​ = 2 ΩKISA DEVRER2​25 ΩAAÇIKBabRth​

Tüm kaynaklar kapalıyken Rth’yi bulun

Gerilim kaynaklarını kısa devre, akım kaynaklarını açık devreyle değiştirin, sonra devreye a–b’den bakın.

R1 ∥ R2 = 2·25/(2+25) = 1,852 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 1,852 + 2 = 3,852 Ω
R1​ = 2 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​25 ΩAIs​4 ABab+−Vth​

Açık devre gerilimi Vth’yi bulun

a–b açıkken Iₛ’nin tek yolu R₃ üzerinden A düğümüne gitmektir. V_A’yı V₁ ve Iₛ’nin süperpozisyonuyla bulun, sonra R₃ üzerindeki düşümü ekleyin.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 13,89 + 4·1,852 = 21,3 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 21,3 + 4·2 = 29,3 V
IN​7,606 ARth​3,852 Ωab

Norton eşdeğeri

Norton kaynağı, aynı devrenin R_th ile paralel bir akım kaynağı olarak görünümüdür. Akımı, a–b’deki kısa devre akımıdır.

IN = Vth/Rth = 29,3/3,852 = 7,606 A
7.RC ve RL geçici rejim

Cevap: τ = 329,7 ms

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Kondansatörün gördüğü Thévenin eşdeğeri

Rth’yi bulmak için kaynağı kısa devre edin; kondansatörün yerleşeceği gerilimi bulmak için kondansatörü açık devre yapın.

Rth = R1 ∥ R2 = 4,7·2,2/(4,7 + 2,2) = 1,499 kΩ
vC(∞) = 15·2,2/(4,7 + 2,2) = 4,783 V

Zaman sabiti

τ = Rth·C = 1,499·220 = 329,7 ms

Cevap

τ = 329,7 ms
8.RC ve RL geçici rejim

Cevap: i = 1,059 A

Birinci derece geçici rejim: tek kondansatörlü veya tek bobinli bir devrede her gerilim ve akım başlangıç değerinden son değerine üstel olarak gider: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, τ = RC veya τ = L/R ile. Yaklaşık 5τ sonra devre oturur.

Başlangıç değeri, son değer, zaman sabiti

t = 0’dan önce iki direnç de devrededir; sonra kapalı anahtar R₂’yi devre dışı bırakır.

i(0) = 6/(5 + 33) = 0,1579 A
i(∞) = 6/5 = 1,2 A
τ = L/R = 100/5 = 20 ms
i(t) = 1,2 + (0,1579 − 1,2)·e−t/τ

Verilen andaki akım

i(40) = 1,2 + (−1,042)·e−40/20 = 1,059 A

Cevap

i = 1,059 A
9.AC empedans ve fazörler

Cevap: φ = −82,58 °

Fazörlerle AC devreleri: direnç, bobin ve kondansatörün empedansları R, jωL ve 1/(jωC)’dir; ω = 2πf. Seride empedanslar dirençler gibi, ancak karmaşık sayı olarak toplanır. Rms akım ve gerilim |Z| ile Ohm yasasına uyar.

Reaktanslar

ω = 2πf = 2π·100 = 628,3 rad/s
XL = ωL = 628,3·0,05 = 31,42 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(628,3·4,7·10⁻⁶) = 338,6 Ω

Empedans

Seride empedanslar karmaşık sayılar olarak toplanır: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(40² + (−307,2)²) = 309,8 Ω

Faz açısı

φ = arctan((XL − XC)/R) = arctan(−307,2/40) = −82,58°

Cevap

φ = −82,58°
10.AC empedans ve fazörler

Cevap: I = 1,568 A

Fazörlerle AC devreleri: direnç, bobin ve kondansatörün empedansları R, jωL ve 1/(jωC)’dir; ω = 2πf. Seride empedanslar dirençler gibi, ancak karmaşık sayı olarak toplanır. Rms akım ve gerilim |Z| ile Ohm yasasına uyar.

Reaktanslar

ω = 2πf = 2π·50 = 314,2 rad/s
XL = ωL = 314,2·0,25 = 78,54 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(314,2·47·10⁻⁶) = 67,73 Ω

Empedans

Seride empedanslar karmaşık sayılar olarak toplanır: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(30² + (10,81)²) = 31,89 Ω

Akım

Seri devrenin her elemanından aynı akım geçer.

I = V/|Z| = 50/31,89 = 1,568 A

Cevap

I = 1,568 A
11.AC güç ve güç faktörü

Cevap: I = 62,5 A

AC güç: görünür güç S = V·I (VA), faydalı iş yapan aktif güç P = S·cos φ (W) ile kaynak ve yük arasında gidip gelen reaktif güç Q = S·sin φ (var) olarak ayrılır. Güç faktörü cos φ’dir. Paralel bir kondansatör reaktif gücü yerinde sağlar, böylece aynı aktif güç için hat akımı düşer.

Hat akımı

Gücün yalnızca aktif kısmı iş yapar, bu yüzden güç faktörüne bölün.

I = P/(V·cos φ) = 9000/(240·0,6) = 62,5 A

Cevap

I = 62,5 A
12.AC güç ve güç faktörü

Cevap: Inew = 162 A

AC güç: görünür güç S = V·I (VA), faydalı iş yapan aktif güç P = S·cos φ (W) ile kaynak ve yük arasında gidip gelen reaktif güç Q = S·sin φ (var) olarak ayrılır. Güç faktörü cos φ’dir. Paralel bir kondansatör reaktif gücü yerinde sağlar, böylece aynı aktif güç için hat akımı düşer.

Önce ve sonra reaktif güç

Aktif güç P değişmez; yalnızca şebekeden çekilen reaktif güç değişir.

Q1 = P·tan φ1 = 35·tan(53,13°) = 46,67 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 35·tan(25,84°) = 16,95 kvar
QC = Q1 − Q2 = 29,72 kvar

Yeni hat akımı

Inew = P/(V·cos φ2) = 35000/(240·0,9) = 162 A

Cevap

Inew = 162 A
13.Üç fazlı güç

Cevap: P = 39,91 kW

Dengeli üç fazlı sistemler: Y (yıldız) bağlantıda fazlar arası gerilim faz geriliminin √3 katıdır, VL = √3·Vph, ve hat akımı faz akımına eşittir. Δ (üçgen) bağlantıda fazlar arası gerilim faz gerilimine eşittir ve hat akımı faz akımının √3 katıdır, IL = √3·Iph. Toplam güç bir fazın gücünün üç katıdır: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Görünür güç

S = √3·VL·IL = √3·480·60 = 49,88 kVA

Aktif güç

P = S·cos φ = 49,88·0,8 = 39,91 kW

Cevap

P = 39,91 kW
14.Üç fazlı güç

Cevap: QC = 24,3 kvar

Dengeli üç fazlı sistemler: Y (yıldız) bağlantıda fazlar arası gerilim faz geriliminin √3 katıdır, VL = √3·Vph, ve hat akımı faz akımına eşittir. Δ (üçgen) bağlantıda fazlar arası gerilim faz gerilimine eşittir ve hat akımı faz akımının √3 katıdır, IL = √3·Iph. Toplam güç bir fazın gücünün üç katıdır: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Güç faktörü düzeltme: kondansatörler reaktif gücü yerinde sağlar, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Üç kondansatörün her biri QC/3 = V²·ω·C sağlar; burada V o kondansatör üzerindeki gerilimdir: Δ grupta VL, Y grupta VL/√3.

Önce ve sonra reaktif güç

Aktif güç değişmediği için her güç faktörü reaktif gücü belirler: Q = P·tan φ.

Q1 = 75·tan(acos 0,8) = 75·0,75 = 56,25 kvar
Q2 = 75·tan(acos 0,92) = 75·0,426 = 31,95 kvar

Kondansatörlerin sağladığı reaktif güç

QC = Q1 − Q2 = 24,3 kvar

Cevap

QC = 24,3 kvar
15.Transformatörler

Cevap: IHV = 52,08 A

İdeal transformatör: gerilimler sarım sayılarının oranında, akımlar ters oranda bulunur: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a ve I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a; böylece giriş gücü çıkış gücüne eşittir, V₁·I₁ = V₂·I₂. Sekonderdeki bir Z yük empedansı primerden a²·Z olarak görünür.

Anma akımı

İki sargı da aynı görünür gücü taşır.

IHV = S/V = 250000/4800 = 52,08 A

Cevap

IHV = 52,08 A
16.Transformatörler

Cevap: Pcu,fl = 467,3 W

Transformatör kayıpları: demir kaybı (histerezis ve girdap akımları) gerilime bağlıdır ve her yükte aynıdır. Sargılardaki bakır kaybı akımın karesiyle değişir; bu yüzden anma yükünün x kesrinde x²·Pcu,fl olur. Verim η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu), burada Pout = x·S·pf. Verim, bakır kaybının demir kaybına eşit olduğu yükte en yüksektir.

Çıkış ve giriş gücü

Pout = 50·0,85 = 42,5 kW
Pin = 42500/0,98 = 43367 W

Toplam ve bakır kayıpları

Ploss = 43367 − 42500 = 867,3 W
Pcu,fl = 867,3 − 400 = 467,3 W

Cevap

Pcu,fl = 467,3 W

ExamProblems · examproblems.com/courses/electrical-engineering-fundamentals